--- name: xiaozhi-teach-physics-problem-guide description: > 帮初中物理老师把"讲题"升级为系统化的解题教学：五步法（审题→建模→过程分析→列式→求解反思）加变式训练与班级解题档案。 触发语示例："这道浮力题怎么讲""动态电路学生总是绕不过来""杠杆这一类题怎么设计变式""受力图讲了三遍还是错""这道题的一题多解怎么组织""电功率计算题怎么讲得透"。 学科判别：题目涉及力、压强、浮力、电路、光学、物态变化等初中物理内容时用本 SKILL；数学运算类讲题转数学学科 SKILL。 不处理：整节课的教学设计（转物理教案设计）、实验课的组织与器材（转物理实验教学）、班级测评命题与试卷分析（转老师通用测评 SKILL）。 compatibility: WorkBuddy / SkillHub / OpenClaw / ClawHub license: MIT metadata: display_name: 物理解题教学指导 version: 2.1.10 author: 小智伴学 category: 老师物理 grade_bands: - 初中 tags: [物理解题, 建模, 过程分析, 变式, 物理老师] depends_on: - xiaozhi-teach-physics-lesson-planner - xiaozhi-teach-student-analyzer id: openclaw:xiaozhi-teach-physics-problem-guide min_platform_version: "2.0" max_round_limit: 20 --- # 物理解题教学指导 SKILL > **一句话定位：** 物理解题不是"套公式"，而是"建模型"——五步解题法是核心。 --- > 技术边界：本 SKILL 依赖能力 [M, F, O]，无该能力时按 shared/platform-conventions.md 降级。 > 特有降级话术：题目图片看不清时，请把题干文字和已知条件打出来；本 SKILL 输出解题思路框架与变式设计，不替老师讲完整题、不给"标准答案"、不替老师给学生打分排名。 > 题目一律标注 `copyrightStatus`（`自有` / `改编` / `公开可引用` / `仅存索引`，见 shared/vocab.md §11）；教辅原题与历年真题一律 `仅存索引`。 > AI 生成的题必须标注 `【AI 生成，入库前请人工验算】`，生成前按 shared/ai-item-check.md 自检。 ### 隐私与数据控制入口 - 查看：「查看我的班级解题档案」 - 更正：「更正我的班级解题档案」 - 删除：「删除我的班级解题档案」（删除后不可恢复，会先确认一次） - 暂停：「这次不要记忆」/「暂停提醒」 - 共享控制：「不要共享给其他SKILL」/「不要给家长看」 - 导出：「导出我的班级解题档案」（以文本形式给出，便于转存） --- ## 一、核心使命 物理解题教学常见的三个误区： ```text 误区① 解题=套公式：学员记公式， 不会建模型，不会分析过程。 误区② 解题=算对：学员只关心"答案对不对"， 不关心"思路对不对"、"模型对不对"。 误区③ 解题=刷题：让学员做大量题， 学员没建立"五步法"，没掌握"建模"。 ``` 本 SKILL 要解决的是： - **让解题"有方法"**：五步物理解题法 - **让建模"有思路"**：模型选择+简化+建构 - **让过程"有分析"**：受力+运动+能量 - **让解后"有反思"**：结果+过程+拓展 - **让训练"有变式"**：一题多解+多题一解+改条件 --- ## 二、触发时机 | 触发场景 | 示例语句 | |---------|---------| | 物理题怎么讲 | "这道物理题怎么讲" | | 学员不会做 | "学员不会做物理题" | | 物理建模 | "物理建模怎么教" | | 过程分析 | "过程分析怎么教" | | 多过程问题 | "多过程问题怎么讲" | | 变式训练 | "物理解题变式怎么设计" | | 解题策略 | "物理解题策略怎么教" | | 学员解题弱 | "学员解题弱" | --- ## 三、核心流程 ```text ┌──────────────────────────┐ │ ① 审题 │ │ 三读：场景/已知/求 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ② 建模 │ │ 模型选择/简化/建构 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ③ 过程分析 │ │ 受力/运动/能量 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ④ 列方程 │ │ 规律/关系/约束 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ⑤ 求解 │ │ 数学/讨论/检验 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ⑥ 反思 │ │ 结果/过程/拓展 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ⑦ 变式训练 │ │ → 学员档案 │ └────────────┬─────────────┘ ↓ ┌──────────────────────────┐ │ ⑧ 写回 student-analyzer │ │ 物理解题能力 │ └──────────────────────────┘ ``` --- ## 四、五步解题法 ### 4.1 五步总览 ```text ① 审题：明确场景/已知/求 ② 建模：选择/简化/建构 ③ 过程分析：受力/运动/能量 ④ 列方程：规律/关系/约束 ⑤ 求解：数学/讨论/检验 + 反思（贯穿始终） ``` ### 4.2 第一步 · 审题 ```text ■ 三读 · 一读：场景（讲什么） · 二读：已知（给什么） · 三读：求（求什么） ■ 关键动作 · 划关键词 · 标已知量 · 标未知量 · 标隐藏条件 ■ 学员常见问题 · 不读题 · 漏看条件 · 看错问题 ``` ### 4.3 第二步 · 建模 ```text ■ 模型选择（初中五类） · 匀速与平均速度 / 二力平衡与简单机械 / 压强与浮力 / 电路（含动态电路）/ 功、功率与能量转化 ■ 简化 · 哪些因素在初中可以忽略（绳重、摩擦、容器壁厚）？ · 哪个物理量是题目真正要的？ ■ 建构 · 画图（受力图 / 运动过程图 / 等效电路图 / 光路图） · 标已知量、未知量、单位 ■ 学员常见问题 · 不会选模型（例：对下沉物体也用 F浮=G物） · 不会简化（例：把容器形状当成液体压强的影响因素） · 不会画图（例：不画等效电路就直接列式） ``` ### 4.4 第三步 · 过程分析 ```text ■ 受力分析 · 画受力图：重力 → 接触力（支持力/拉力/浮力）→ 摩擦力 · 每个力标出大小、方向和施力物体 ■ 运动/状态分析 · 静止、匀速直线，还是速度在变？ · 电路题：开关或滑片改变后，电路结构变成什么样？ ■ 能量分析 · 找能量转化（电能→内能、机械能→内能、重力势能↔动能） · 标出有用功、额外功、总功 ■ 学员常见问题 · 受力分析错、漏力（最常漏：摩擦力、浮力） · 多画说不出施力物体的力（"下滑力""惯性力"） · 电路状态改变后没重画等效电路 （力的正交分解属 ⚠高中 内容，初中不作要求，见文末"初高衔接"） ``` ### 4.5 第四步 · 列方程 ```text ■ 规律式（初中常用） · 速度 v=s/t；平均速度 v̄=s总/t总 · 二力平衡 F₁=F₂；重力 G=mg（g 取 10 N/kg） · 压强 p=F/S；液体压强 p=ρgh · 阿基米德原理 F浮=ρ液gV排；称重法 F浮=G物−F示 · 杠杆平衡条件 F₁L₁=F₂L₂；滑轮组 F=(G物+G动)/n · 欧姆定律 I=U/R；串联 U=U₁+U₂、R=R₁+R₂；并联 I=I₁+I₂ · 电功 W=UIt；电功率 P=UI=I²R=U²/R；焦耳定律 Q=I²Rt · 热量 Q=cmΔt；燃料放热 Q=mq · 功 W=Fs；功率 P=W/t；机械效率 η=W有/W总 ■ 几何/数量关系 · 路程的加减（过桥、相遇、追及） · 面积换算（cm²→m² 除以 10000） · 体积与质量（ρ=m/V） ■ 约束条件 · 绳只能拉不能推 · 电表量程与滑动变阻器的规格（"最大不超过…"） · 物理量非负、人数/件数为整数 ■ 学员常见问题 · 不知道用哪个规律 · 漏列一个关系式（常见：漏掉电源电压不变这一条） · 单位没统一就代入 ``` ### 4.6 第五步 · 求解 ```text ■ 数学求解 · 解方程 · 代入数据 · 算结果 ■ 讨论 · 结果是否合理 · 是否多解 · 特殊情况 ■ 检验 · 单位 · 数量级 · 极限情况 ■ 学员常见问题 · 算错 · 没讨论 · 没检验 ``` ### 4.7 反思 ```text ■ 结果反思 · 答案对吗 · 单位对吗 · 数量级对吗 ■ 过程反思 · 思路对吗 · 模型对吗 · 方程对吗 ■ 拓展反思 · 一题多解 · 改条件 · 联系实际 ``` --- ## 五、五步解题样板 > 📎 完整样板见 `references/five-step-worked-examples.md`（力学·滑块 / 力学·抛体 / 电学·电路 三道五步解题完整样板） --- ## 六、过程分析专项 ### 6.1 受力分析三步 ```text ① 画重力（竖直向下，作用在重心） ② 找接触力：支持力（垂直接触面）/ 拉力（沿绳）/ 弹力 / 浮力（竖直向上） ③ 找摩擦力（沿接触面，方向与相对运动或相对运动趋势相反） ■ 关键 · 一次画一个，不要漏 · 每个力都要说得出施力物体，说不出就是多画的 · 画完检查：静止或匀速时，同一直线上的两个力应当能配成一对 ``` ### 6.2 运动分析三步 ```text ① 判断运动性质 · 匀速/匀加速/匀减速/曲线 ② 分解运动 · 水平 + 竖直 · 或：径向 + 切向 ③ 标运动参量 · 初速度 · 加速度 · 方向 ``` ### 6.3 能量分析三步 ```text ① 找能量初态 · 初动能 · 初势能 · 初其他能量 ② 找能量末态 · 末动能 · 末势能 · 末其他能量 ③ 找能量转化 · 哪个能量增加 · 哪个能量减少 · 减少的 = 增加的 + 损失 ``` --- ## 七、变式训练 ### 7.1 变式三类型 ```text ┌──────────┬────────────────────────┬──────────────┐ │ 类型 │ 描述 │ 训练目标 │ ├──────────┼────────────────────────┼──────────────┤ │ 一题多解 │ 一道题多种解法 │ 思维灵活性 │ │ 多题一解 │ 多道题同一种方法 │ 方法识别 │ │ 变条件 │ 改变题目条件/问题 │ 思维深度 │ └──────────┴────────────────────────┴──────────────┘ ``` ### 7.2 物理解题变式 ```text ■ 改条件 · 水平面 → 换成粗糙程度不同的表面（探究摩擦力） · 物体浸没 → 改为部分浸入（V排 变，F浮 变） · 清水 → 换成盐水（ρ液 变） · 定值电阻 → 换成小灯泡（电阻随温度变，不能求平均） · 一个开关 → 加第二个开关（多状态电路） ■ 改问题 · 求浮力 → 求物体密度 · 求电流 → 求电功率 → 求通电时间内产生的热量 · 求某段速度 → 求全程平均速度 · 求动力 → 求动力臂 / 求机械效率 ■ 改情境 · 弹簧测力计挂物入水 → 改成量筒排水法测体积 · 滑轮组绕法从 2 段绳改为 3 段绳 · 电路图从"两电阻串联"改为"两电阻并联" · 从表格数据判断规律 → 改为从图像判断规律 ``` ### 7.3 一题多解样板 > 📎 完整样板见 `references/multi-solution-example.md`（浮力题三种解法对比：称重法 / 阿基米德原理 / 浮沉条件） --- ## 八、错因分析 ### 8.1 物理解题错因 老师端**只用** `shared/vocab.md §3` 的七类错因；本 SKILL 不另立词表。物理情境下的常见表现如下： | 老师端七类（§3） | 物理常见表现 | 通用四维（§1） | 物理五维（§2） | |---|---|---|---| | 知识漏洞 | 不知道浮力与深度无关；不知道并联各支路电压相同 | 概念模糊 | C 概念混淆 | | 规则错误 | 对下沉物体用 F浮=G物；力臂量成支点到作用点 | 概念模糊 | C 概念混淆 | | 计算错误 | cm² 未换成 m²；两位小数进位错 | 计算失误 | T 数学工具 | | 审题错误 | 漏掉"匀速""浸没""不计绳重"；看错电表量程 | 读题失误 | R 过程分析（审题部分） | | 策略错误 | 不画等效电路直接列式；多状态电路只分析一个状态 | 方法用错 | P 图景建立 / R 过程分析 | | 表达/书写不规范 | 只写数字不写公式；结论不写前提条件；漏单位 | 方法用错 | F 公式误用 | | 习惯性失误 | 抄错自己上一行的中间结果 | 计算失误 | T 数学工具 | 判定互斥规则同 §3：一道题只归一类；"看错数字"归审题错误，不归习惯性失误。 > 写回学生端时（`teacher_writeback`，需 `teacherWritebackConsent`）只传通用四维；物理五维供本班教研讨论使用，不进入交接字段。 ### 8.2 五步对应错因 ```text · 审题这一步出问题 → 审题错误 · 建模这一步出问题 → 策略错误（模型选错）或 规则错误（适用条件记错） · 过程分析出问题 → 策略错误（漏画/漏状态） · 列式出问题 → 知识漏洞（不知道该用哪条规律）或 规则错误 · 求解出问题 → 计算错误 · 书写与结论出问题 → 表达/书写不规范 ``` --- ## 九、学员物理解题档案 ### 9.1 档案维度 ```text ┌──────────┬────────────────────────┐ │ 维度 │ 描述 │ ├──────────┼────────────────────────┤ │ 审题 · 三读能力 │ │ 建模 · 模型选择/简化 │ │ 受力分析 · 受力分析能力 │ │ 运动分析 · 运动分析能力 │ │ 能量分析 · 能量分析能力 │ │ 列方程 · 规律选择 │ │ 求解 · 数学求解 │ │ 反思 · 反思能力 │ │ 变式 · 变式训练 │ └──────────┴────────────────────────┘ ``` ### 9.2 学员解题档案 > 📎 完整模板见 `references/student-solving-profile-template.md`（学员物理解题档案填写模板：五步各维评分/错因计次/进步曲线） --- ## 十、与上游/下游 SKILL 的协作 ### 10.1 协作流图 ```text ┌────────────────────────┐ │ xiaozhi-teach- │ │ physics-lesson- │ │ planner（解题嵌入） │ └───────────┬────────────┘ │ ↓ ┌────────────────────────┐ │ 课堂（物理解题） │ └───────────┬────────────┘ │ ↓ ┌────────────────────────┐ │ xiaozhi-teach- │ │ physics-problem- │ │ guide（本 SKILL） │ └───────────┬────────────┘ │ ┌─────────────────┼─────────────────┐ ↓ ↓ ↓ student-analyzer resource-library parent-communication （解题能力维度） （错题案例库） （解题进步反馈） ``` ### 10.2 接口 数据契约唯一来源：`shared/class-teaching-workspace.schema.json`（根对象记作 `classWorkspace`）。 ```text 读： classWorkspace.classProfile → 年级、班额、每节课分钟数、教材版本、卷面满分 classWorkspace.weaknessRank → 本班顽固弱项排序（knowledgePoint / errorRate / dimension / stubbornCount），决定讲哪道题 classWorkspace.lessonPlans → 本课的 topic 与 objectives，保证讲题与教学目标对齐 classWorkspace.itemStats → 逐题难度 pValue 与区分度 dValue，找出"该讲的题" classWorkspace.studentTiers → A/B/C 分层，决定变式题给谁 写（均生成待确认条目，老师确认后落库）： classWorkspace.lessonPlans[].questionChain → 本题的提问链（按 cognitiveLevel 递进） classWorkspace.lessonPlans[].segments[].tierVariants → A/B/C 三层的变式题安排 classWorkspace.homeworkAssignments[].tasks[] → 课后变式训练（knowledgePoint / cognitiveLevel / difficultyBand / tier / estimatedMinutes） classWorkspace.weaknessRank[] → 讲题中新发现的弱项条目 写回学生端（可选，走 handover-protocol.schema.json）： handoverType 取 teacher_writeback，负载用 teacherWritebackData， 只带 studentAlias、weakKnowledgePointUpdates（subject / knowledgePoint / status / masteryLevel）与 ≤200 字的低敏 note； 发送前必须核对授权位 teacherWritebackConsent 为 true，否则不发送并告知老师。 ``` > 本 SKILL 不写考试蓝图 examBlueprints（命题在老师通用测评 SKILL），也不写逐题得分 itemScores（阅卷录入）。 --- ## 十一、字段级高敏信息防护 ```text ✅ 解题档案用化名 ✅ 学员错题脱敏 ❌ 禁止：公开"某学员的错题" ❌ 禁止：未授权复制教辅题库 ✅ 题目可标注 copyrightStatus ``` --- ## 十二、行为准则 | ✅ 应该做 | ❌ 不能做 | |---------|---------| | 五步法（审题/建模/过程/列方程/求解） | 解题=套公式 | | 建模（选择/简化/建构） | 不会建模型 | | 过程分析（受力/运动/能量） | 不会过程分析 | | 反思（结果/过程/拓展） | 算对就完事 | | 变式训练 | 刷题 | | 学员解题档案累积 | 学员不积累 | | 学员化名 | 公开批评学员错题 | --- ## 十三、与其他 SKILL 的协同清单 ```text 物理解题教学指导 <── xiaozhi-teach-physics-lesson-planner（解题嵌入） <── xiaozhi-teach-student-analyzer（学情/弱项） ──→ xiaozhi-teach-student-analyzer（解题能力维度） ──→ xiaozhi-teach-resource-library（错题案例库） ──→ xiaozhi-teach-parent-communication（解题进步反馈） ──→ 学生端 xiaozhi-physics-problem-coach（学员视角） ``` **禁止行为**： - 禁止 AI 替学员做物理题 - 禁止 AI 直接给"标准答案" - 禁止 AI 替老师讲完整题 - 禁止未授权复制教辅题库 - 禁止公开学员错题 --- ## 十四、参考资源 - `references/five-step-template.md` — 五步物理解题模板（审题/建模/过程/列方程/求解） - `references/model-selection.md` — 物理模型选择参考（7 类模型 + 决策树） - `references/variation-physics.md` — 物理解题变式设计（情境/物理量/解法 三维度） - `references/five-step-worked-examples.md` — 五步解题样板（力学·滑块/力学·抛体/电学·电路 三道完整样板） - `references/multi-solution-example.md` — 一题多解样板（滑块问题三种解法对比） - `references/student-solving-profile-template.md` — 学员物理解题档案填写模板 --- > 💡 **小智说：** > "物理解题不是'套公式'， > 是'建模型'。 > 当学员面对一个问题， > 能'看到'背后的物理模型， > 能'分析'过程的受力与能量， > 能'找到'合适的规律， > 能'检验'结果的合理性—— > 那才是真的'会物理'。"